一种非接触式电流监测装置的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种非接触式电流监测装置。

背景技术：

电流探测器是一种应用于汽车内部，实时监测汽车从蓄电池中获取电流量大小的传感器。电流探测器通过监测实时电流，并将相应信号传输至控制系统中，控制系统通过该反馈信号实时调整汽车交流发电机的电力输出，以提供燃油经济性以及电气操作系统的最佳组合。

传统的电流监测方法使用合金采样电阻作为敏感元件，通过将合金电阻串联安装至电流回路中，当电流通过时，将采样电阻上产生的电压信号传送至控制系统进行转换，从而获取实时电流。

由于传统方案中使用的采样电阻在电流信号较大时，自身存在发热量大的现象，会导致采样电阻精度受到温漂影响较大，实时采集的数据精度受影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种非接触式电流监测装置，能够提高对电流实时监测的数据的精度。

根据本实用新型的其中一个方面，提供一种非接触式电流监测装置，包括：

壳体，所述壳体上设置有贯穿壳体的开口；

磁芯，所述磁芯设置在所述壳体上并围绕在所述开口的外围，所述磁芯的两端之间设有气隙；

霍尔感应元件，所述霍尔感应元件设置在所述磁芯的气隙之间。

有益效果：本实用新型提供的一种非接触式电流监测装置，包括壳体、磁芯、霍尔感应元件，所述壳体上设置有贯穿壳体的开口；所述磁芯设置在所述壳体上并围绕在所述开口的外围，所述磁芯的两端之间设有气隙；所述霍尔感应元件设置在所述磁芯的气隙之间。使用时，将壳体的开口套设在蓄电池主导线上，蓄电池的主导线穿过壳体的开口后连接汽车的电气系统用于供电。由于蓄电池主导线的实时输出电流由电气系统的实时用电功率所决定，因此当电气系统用电功率改变时，会引起蓄电池主导线输出电流的变化。根据安培定律：通电的直导线周围会产生环绕的磁场，因此，当蓄电池主导线输出电流的变化时，会引起磁场强度的变化，霍尔感应元件可以根据霍尔效应将空间中的磁场强度转换为电压值，从而实现对蓄电池主导线的非接触式电流监测。考虑到蓄电池主导线的电流值并不是非常大，从而由安培定律产生的磁场也不是很大，相应的霍尔感应元件输出的电压信号或者电流信号的强度比较微弱，信号传递的过程中容易受到噪声干扰，造成最终计算结果产生较大误差。因此，设置了磁芯，磁芯起到导磁的作用，用于将蓄电池主导线由于安培定律产生的磁通集中到磁芯两端之间的气隙位置，设置在磁芯两端之间的气隙位置上的霍尔感应元件可以在磁芯的作用下获得更大的磁通量，从而产生更强的霍尔效应，输出更大强度的电压信号或者电流信号，通过增强输出信号的能量相应的提高了输出信号的信噪比，再通过标定此时霍尔效应中磁场与霍尔感应元件输出的电信号二者的对应关系，获得更为精准的计算结果，提升了非接触式电流监测的精度。

作为上述方案进一步改进，所述壳体内设置有第二定位框，所述第二定位框围绕在所述开口的外围，所述第二定位框和所述开口之间形成用于放置所述磁芯的第二安装槽。进一步提升霍尔感应元件输出电信号的强度，降低霍尔感应元件输出电信号的信噪比，提升了电流监测的精度。

作为上述方案进一步改进，所述壳体内设置有第一定位框，所述第一定位框在壳体内围构形成第一安装槽，所述第一安装槽内设置有与所述霍尔感应元件电连接的电路板。提高了装配效率。

作为上述方案进一步改进，所述电路板上设置有滤波电路、电源模块；所述滤波电路与所述霍尔感应元件电连接，并用于对从所述霍尔感应元件的第二输出引脚输出的电信号进行滤波；所述电源模块与所述霍尔感应元件电连接，并用于为所述霍尔感应元件供电。设置滤波电路将霍尔感应元件输出的电信号进行滤波处理，降低了霍尔感应元件输出电信号的噪声，提高了信噪比，进一步提高了电流监测精度。

作为上述方案进一步改进，所述电源模块包括稳压芯片、第一电容；所述第一电容两端分别电连接稳压芯片的第一输入引脚和第一接地引脚；所述稳压芯片的第一输出引脚电连接所述霍尔感应元件的第二输入引脚。从而提升稳压芯片处理电信号的能力。

作为上述方案进一步改进，所述电源模块还包括第二电容，所述第二电容的两端分别电连接所述稳压芯片的第一输出引脚和第一接地引脚。提高霍尔感应元件监测电流的精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例的剖面图；

图2为本实用新型实施例的电路原理图；

图3为使用本实用新型实施例提供的非接触式电流监测装置的汽车控制系统的原理框图；

图中，100-壳体、110-第一定位框、120-开口、130-第二定位框、131-磁芯、132-霍尔感应元件、140-电路板、141-电源模块、142-第一电容、143-第二电容、144-霍尔感应模块、145-滤波电路。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种非接触式电流监测装置，包括壳体100、磁芯131、霍尔感应元件132，所述壳体100上设置有贯穿壳体100的开口120；所述磁芯131设置在所述壳体100上并围绕在所述开口120的外围，所述磁芯131的两端之间设有气隙；所述霍尔感应元件132设置在所述磁芯131的气隙之间。其中，霍尔感应元件132为根据霍尔效应制作的集成电路芯片，其输出电压随着磁通密度的变化而变化，其型号包括ys49eb、ys43f等，如图2所示，其封装结构一般具有三个引脚：第二输入引脚、第二输出引脚和第二接地引脚，其中第二输入引脚用于连接电源保证该霍尔感应元件132的正常工作，其中第二输出引脚用于输出电压信号，该电压信号表示该霍尔感应元件132感应到的磁场强度。

蓄电池在通过主导线给汽车的电气系统供电的同时也由发电机在同步充电，当电气系统用电功率过大时，如果发电机向蓄电池输入的功率不够大的时候，容易造成蓄电池亏电，长此以往容易造成蓄电池损坏。因此现有的技术中，一般是采用较大的功率运行发电机为蓄电池供电，但是汽车的电气系统用电功率是时刻变化的，这样的设置容易造成发电机耗油量增大。如图3所示，为了解决以上提到的问题，将本实用新型提供的一种非接触式电流监测装置应用在汽车控制系统上，汽车控制系统的核心是ecu(electroniccontrolunit，又叫电子控制单元)，通过非接触式电流监测装置实时监测蓄电池的主导线的磁场强度并将电信号作为反馈信号传递给ecu，反馈信号的大小表示当前电气系统实时的用电功率，ecu根据反馈信号的大小向发电机发送控制信号控制发电机的输出功率，避免发电机输出功率过大导致浪费或者过小导致蓄电池亏电，从而节省能耗并提升电气系统运行的稳定性。

在上述实施例的基础上，所述壳体100内设置有第二定位框130，所述第二定位框130围绕在所述开口120的外围，所述第二定位框130和所述开口120之间形成用于放置所述磁芯131的第二安装槽。设置第二安装槽方便了磁芯131的装配，同时第二安装槽紧贴在开口120的周围，与第二安装槽形状匹配的磁芯131也紧贴在开口120周围，保证蓄电池主导线产生的磁场区域集中在磁芯131中，并在磁芯131引导下将更多的磁通作用于位于磁芯131两端之间气隙位置的霍尔感应元件132，进一步提升霍尔感应元件132输出电信号的强度，降低霍尔感应元件132输出电信号的信噪比，提升了电流监测的精度。

如图1所示，在上述实施例的基础上，所述壳体100内设置有第一定位框110，所述第一定位框110在壳体100内围构形成第一安装槽，所述第一安装槽内设置有与所述霍尔感应元件132电连接的电路板140。设置第一定位框110构成用于安装电路板140的第一安装槽，装配时，将电路板140安装在第一安装槽内，再通过螺钉将电路板140固定在第一安装槽内，方便了电路板140在壳体100内装配时的定位和安装，提高了装配效率。

如图2所示，本实用新型实施例的电路包括两部分：霍尔感应模块144和用于为霍尔感应模块144供电的电源模块141，其中霍尔感应模块144包括霍尔感应元件132以及滤波电路145，在上述实施例的基础上，滤波电路145和电源模块141设置在所述电路板140上；所述滤波电路145与所述霍尔感应元件132电连接，具体地，滤波电路145包括并联的第二电阻r2和第三电容c3，第二电阻r2和第三电容c3并联构成的滤波电路145电连接在第二输出引脚和第二接地引脚之间，用于对从所述霍尔感应元件132的第二输出引脚输出的电信号进行滤波；所述电源模块141与所述霍尔感应元件132电连接，并用于为所述霍尔感应元件132供电。设置滤波电路145将霍尔感应元件132输出的电信号进行滤波处理，降低了霍尔感应元件132输出电信号的噪声，提高了信噪比，进一步提高了电流监测精度。

如图2所示，在上述实施例的基础上，所述电源模块141包括稳压芯片、第一电容c1142；所述第一电容c1142两端分别电连接稳压芯片的第一输入引脚和第一接地引脚；所述稳压芯片的第一输出引脚电连接所述霍尔感应元件132的第二输入引脚。在稳压芯片的输入引脚连接第一电容c1142，用于对输入稳压芯片的电流滤波处理，提升稳压芯片输入电信号的质量，从而提升稳压芯片处理电信号的能力。稳压芯片用于向霍尔感应元件132输出稳定在某一电压范围内的电源保证霍尔感应元件132的稳定工作，稳压芯片在不同的实施例中，可以根据不同的参数需求采用不同的型号，其包括lm2930t-8.0、lm2940ct等，其一般具有三个引脚：第一输入引脚、第一输出引脚和第一接地引脚，电信号从第一输入引脚输入到稳压芯片，并从第一输出引脚输出稳定在某个范围值内的电压。

在上述实施例的基础上，所述电源模块141还包括第二电容c2143，所述第二电容c2143的两端分别电连接所述稳压芯片的第一输出引脚和第一接地引脚。第二电容c2143用于对稳压芯片第一输出引脚输出的电信号进行滤波，提升了稳压芯片输出电信号的质量，保证霍尔感应元件132工作的稳定性，从而提高霍尔感应元件132监测电流的精度。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。